Distribuição eletrônica - Linus Pauling

ESPECTROS ATÔMICOS

Em um átomo, os elétrons se distribuem de forma organizada em torno do núcleo. Essa organização é chamada distribuição eletrônica.

As pesquisas que levaram à descoberta da distribuição eletrônica ocorreram a partir do estudo da luz emitida pelas substâncias quando submetidas à energia elétrica ou térmica (o que provoca aumento de temperatura). A luz emitida por uma substância, passando por equipamentos especiais, produz um espectro luminoso específico dessa substância.

Espectros Luminosos

Pode-se fazer com que a luz emitida por uma lâmpada  de filamento incandescente atravesse um prisma de cristal ou de vidro; com isso, a luz sofrerá decomposição, produzindo o espectro de luz visível (as cores do arco-íris), como representado na figura.

Se o mesmo experimento é feito com luz emitida por outras fontes como, por exemplo, no teste da chama, não se obtém um espectro contínuo e sim um espectro descontínuo (ou de raias) que, nesse caso, é chamado de espectro atômico.

O teste de chama é um teste de identificação utilizado para detectar a presença de metais como Na, K, Rb, Ca, Ba, Cu. O teste é feito, em geral, com sais desses metais, que são compostos iônicos em que os metais estão na forma de cátions.

Uma pequena amostra de sal é coloca na ponta de um fio de platina. A amostra é imersa em ácido clorídrico e, em seguida, colocada sobre a chama de um bico de Bunsen.

Dependendo do metal presente no sal, a chama adquire uma cor diferente. Cada metal produz chama com uma cor característica, o que permite identificá-lo.

Teste da chama:

Nas fotos acima, vemos a chama do sódio, identificado pela cor amarela; do potássio, pela cor violeta; e do estrôncio, pela cor vermelha.

Veja a cor da chama de outros elementos:

A luz emitida no teste de chama, passando por um prisma, decompõe-se, produzindo um espectro com linhas (raias).

Espectros atômicos de emissão do sódio, potássio e estrôncio:

Na
Espectro de emissão do Na²

K
Espectro de emissão do K³

Sr
Espectro de emissão do Sr⁴

Assim, para cada elemento químico testado, obtém - se um espectro diferente. Por isso, analisando o espectro de emissão da luz de uma substância, é possível saber que elementos químicos ela contém. O espectro de emissão de cada elemento químico é único e é uma forma de identificar elemento químicos. Abaixo, o espectro I é do hidrogênio; o II é do hélio e o III é do carbono.

Nos letreiros luminosos, como as cores são produzidas?

Nos letreiros luminosos, a luz é produzida por um gás submetido à energia elétrica. Se o letreiro contém gás neônio (Ne), a luz emitida é vermelha; se contém  uma mistura de gás neônio e vapor de mercúrio (Hg), a luz emitida é azul; no caso de ser uma mistura de neônio e gás carbônico (CO₂), a luz emitida é violeta.

Niels Bohr

Como se explica o surgimento das cores?

Em 1913, o cientista dinamarquês Niels Bohr enunciou uma série de postulados para explicar o aparecimento do espectro atômico:

Num átomo, os elétrons movimentam-se em trajetórias circulares denominadas camadas ou níveis de energia, e cada um desses níveis apresenta um  certo valor energético.

Quanto mais externo o nível em que se encontra o elétron, maior sua energia. Um elétron, ao absorver energia (elétrica, luminosa, térmica, etc.), salta de um nível interno para um mais externo; dizemos que o elétron passa para um estado excitado. A volta desse elétron ao nível de origem ocorre com liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (energia luminosa e térmica, por exemplo).

Modelo atômico de Rutherford-Bohr

A partir dos postulados de Bohr, foi criado o modelo atômico de Rutherford-Bohr. Segundo esse modelo:

O átomo é constituído de um núcleo central onde estão os prótons e os nêutrons. Os elétrons giram ao redor do núcleo em diversos níveis de energia.  

Os níveis de energia dos elétrons são conhecidos como camadas eletrônicas. Os átomos dos elementos químicos conhecidos apresentam elétrons até o sétimo nível de energia. Por isso, dizemos que a  eletrosfera apresenta 7 camadas eletrônicas, representadas por: K, L, M, N, O, P e Q, ou por números: 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Em cada uma destas camadas, existe um número máximo de elétrons possível.

A partir do modelo atômico de Rutherford-Bohr, desenvolveram-se várias pesquisas. Em 1916, o físico alemão Sommerfeld, percebeu que os níveis de energia apresentavam subníveis.

Os subníveis de energia são identificados pelas letras minúsculas: s, p, d, f, g, h, i, ....

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